以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统及其控制方法，属于海上风电机组领域，包括海上风力发电机组，海上风力发电机组包括风力发电机和与风力发电机连接的电力传动变流器、偏航系统和低温冷却系统，风力发电机通过电力传动变流器与区域电网连接，还包括：潮流能发电机组和波浪能发电机组均与场级控制器连接；风力发电机通过场级控制网络与场级控制器连接；场级控制器与区域电网和储能系统连接。本发明专利技术的海上型发电系统，以海洋能发电作为大型风力发电机组的备用及二次能源，与风力发电机组组成复合发电系统，不仅可以提高发电量，而且在紧急情况下为风力发电机组的低温冷却系统、偏航背风及相关应急用电提供能源。

Offshore wind power generation system with ocean energy as auxiliary power and its control method

【技术实现步骤摘要】
以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统及其控制方法
本专利技术涉及海上风电机组领域，特别是涉及一种以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统及其控制方法。
技术介绍
随着海上风力发电机组的大型化其在紧急情况的冷却、台风情况下偏航及应急用电的安全日益重要。现在由于海上风电大型化，已经向着10MW以上等级发展，其面临巨大的技术挑战，主要体现在以下几个方面：1.其电气传动系统和机械传动系统(如果有)由于功率较大，散热及冷却要求较高，有些甚至要采用态变化的介质，对于冷却系统的持续安全运行有较高要求，停止将产生较大损失，并对后期维护造成较大影响。2.海上型风力发电机组经常需要面对台风等海上恶劣的工况，在断电并遇到台风等应急情况下，需要能够有足够能量进行机组的偏航背风以保证机组在台风下最大生存能力。因此，提高海上风电机组在紧急情况下的生存能力显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统及其控制方法，本专利技术的海上型发电系统，以海洋能发电作为大型风力发电机组的备用及二次能源，与风力发电机组组成复合发电系统，不仅可以提高发电量，而且在紧急情况下为风力发电机组的低温冷却系统、偏航背风及相关应急用电提供能源，有效利用海洋能。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统，包括海上风力发电机组，所述海上风力发电机组包括风力发电机和与风力发电机连接的电力传动变流器、偏航系统和低温冷却系统，所述风力发电机通过电力传动变流器与区域电网连接，还包括潮流能发电机组、波浪能发电机组、储能系统、场级控制网络、场级控制器，其中：所述潮流能发电机组和波浪能发电机组均与场级控制器连接；所述风力发电机通过场级控制网络与场级控制器连接；所述场级控制器与区域电网和储能系统连接；在监测到所述电网正常时，所述风力发电机、所述潮流能发电机组和波浪能发电机组向区域电网输送电能，所述场级控制器控制发电容量并对储能系统进行充电；在监测到电网故障时，所述潮流能发电机组、波浪能发电机组和储能系统进行电力供给，包括供电给低温冷却系统和偏航系统，通过场级控制网络控制能量平衡。进一步地，还包括与储能系统连接的海上应急生存系统，用于紧急避险、通讯和/或呼救。进一步地，所述海上应急生存系统还通过场级控制器与潮流能发电机组和波浪能发电机组连接；所述海上应急生存系统通过储能系统、潮流能发电机组和波浪能发电机组供电进行紧急避险、通讯和/或呼救。进一步地，所述海上应急生存系统安装在所述海上风力发电机组的机位处。进一步地，所述海上风力发电机组具备航空及航海指示灯。进一步地，所述储能系统为电池、超级电容或燃料电池堆。进一步地，所述低温冷却系统还与电力传动变流器连接。另一方面，提供一种以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统的控制方法，包括：1)在监测到正常状态下，海上型风力发电机组、潮流能发电机组和波浪能发电机组正常发电，为电网输送电能；并通过场级控制器控制发电容量并对储能系统进行充电；2)在监测到电网故障时，由潮流能发电机组，波浪能发电机组和储能系统进行电力供给：为低温冷却系统供电保证系统冷却介质的正常工作态，并能维持海上风电机组的偏航系统进行偏航背风控制；此时由场级控制网络控制系统的能量平衡。进一步地，所述步骤2)中，还包括海上应急生存系统，通过潮流能发电机组，波浪能发电机组和储能系统进行电能供给。进一步地，所述步骤2)中，电网故障包括：区域电网电能中断和/或海上型风力发电机组停止工作。采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术的海上型发电系统，以海洋能发电作为大型风力发电机组的备用及二次能源，与风力发电机组组成复合发电系统，不仅可以提高发电量，而且在紧急情况下为风力发电机组的低温冷却系统、偏航背风及相关应急用电提供能源，即在发生电网故障等紧急情况下，导致电网电能中断，风力发电机也停止工作时，通过潮流能发电机组、波浪能发电机组和储能系统进行电力供给，使海上型发电系统可以保证：1)在发生电网故障等紧急情况下，保证低温冷却系统正常稳定运行；2)在发生电网故障，并遇到恶劣自然条件时，可以使用海洋能源系统进行供电进行偏航等工作。3)海上风力发电机组具备航空及航海指示灯，远处就可看到，可在发电系统设置应急生存设备，海上遇险的人员可以到机位进行避险并通讯进行呼救。附图说明上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术的海上型风力发电系统的各系统的连接示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域技术人员。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。本专利技术提供一种以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统的实施例，如图1所示，包括海上风力发电机组，海上风力发电机组包括风力发电机1和与风力发电机1连接的电力传动变流器2、偏航系统4和低温冷却系统3，风力发电机1通过电力传动变流器2与区域电网100连接，还包括潮流能发电机组10、波浪能发电机组11、储能系统12、场级控制网络6、场级控制器，其中：潮流能发电机组10和波浪能发电机组11均与场级控制器连接；风力发电机1通过场级控制网络6与场级控制器连接；场级控制器与区域电网100和储能系统12连接；在监测到电网正常时，风力发电机1、潮流能发电机组10和波浪能发电机组11向区域电网输送电能，场级控制器控制发电容量并对储能系统进行充电；在监测到电网故障时，潮流能发电机组10、波浪能发电机组11和储能系统12进行电力供给，包括供电给低温冷却系统3和偏航系统4，通过场级控制网络6控制能量平衡。本专利技术的海上型风力发电系统在使用时，正常状态下风力发电机1，潮流能发电机组10和波浪能发电机组11正常发电，为电网输送电能。此时由场级控制器控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统，包括海上风力发电机组，所述海上风力发电机组包括风力发电机和与风力发电机连接的电力传动变流器、偏航系统和低温冷却系统，所述风力发电机通过电力传动变流器与区域电网连接，其特征在于，还包括潮流能发电机组、波浪能发电机组、储能系统、场级控制网络、场级控制器，其中：/n所述潮流能发电机组和波浪能发电机组均与场级控制器连接；所述风力发电机通过场级控制网络与场级控制器连接；所述场级控制器与区域电网和储能系统连接；/n在监测到所述电网正常时，所述风力发电机、所述潮流能发电机组和波浪能发电机组向区域电网输送电能，所述场级控制器控制发电容量并对储能系统进行充电；/n在监测到电网故障时，所述潮流能发电机组、波浪能发电机组和储能系统进行电力供给，包括供电给低温冷却系统和偏航系统，通过场级控制网络控制能量平衡。/n

【技术特征摘要】
1.一种以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统，包括海上风力发电机组，所述海上风力发电机组包括风力发电机和与风力发电机连接的电力传动变流器、偏航系统和低温冷却系统，所述风力发电机通过电力传动变流器与区域电网连接，其特征在于，还包括潮流能发电机组、波浪能发电机组、储能系统、场级控制网络、场级控制器，其中：
所述潮流能发电机组和波浪能发电机组均与场级控制器连接；所述风力发电机通过场级控制网络与场级控制器连接；所述场级控制器与区域电网和储能系统连接；
在监测到所述电网正常时，所述风力发电机、所述潮流能发电机组和波浪能发电机组向区域电网输送电能，所述场级控制器控制发电容量并对储能系统进行充电；
在监测到电网故障时，所述潮流能发电机组、波浪能发电机组和储能系统进行电力供给，包括供电给低温冷却系统和偏航系统，通过场级控制网络控制能量平衡。


2.根据权利要求1所述的以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统，其特征在于，还包括与储能系统连接的海上应急生存系统，用于紧急避险、通讯和/或呼救。


3.根据权利要求2所述的以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统，其特征在于，所述海上应急生存系统还通过场级控制器与潮流能发电机组和波浪能发电机组连接；所述海上应急生存系统通过储能系统、潮流能发电机组和波浪能发电机组供电进行紧急避险、通讯和/或呼救。


4.根据权利要求2或3所述的以海洋能为辅助电源的海上型风力发电系统，其特征在于，所述海上应急生存系统安装在所述海上风力发电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚景春，袁凌，张兴，汪正军，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11